Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки

(5)техн НАПРЯ ектро ащить ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ 402394/24-0719.02.8623.07.87. Бюл. У 27П.Д.Гусаров и П.С.Позняк621.316.722.1(088.8)Авторское свидетельство СССР684, кл. 6 05 Р 1/569, 1982,торское свидетельство СССР467, кл. С 05 Р 1/569, 1978. СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННО С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕГРУЗ Изобретение относится ке и предназначено дл стабилизированных источников вторичного электропитания постоянного тока от перегрузки по току. Цель - повьппение надежности защиты регулирую щего элемента 1 за счет исключенияэоны неработоспособности защиты вмомент включения стабилизатора и впроцессе регулирования его выходногонапряжения. Для этого в схему стабилизатора введены делители 16- и 17напряжения, первьп ключ 19, второйключ 13, которые и обеспечивают готовность узла 10 защиты к работе вмомент включения стабилизатора,1 ил.5443 2 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 132Изобретение относится к электротехнике и предназначена для защитыстабилизирующих источников вторичного электропитания постоянного токаот перегрузок по току и коротких замыканий.Цель изобретения - повышение надежности защиты регулирующего элемента.На чертеже приведена схема стабилизатора.Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1 на проходном 2 и согласующем 3 транзисторах, включенныйодним силовым выводом к входной клемме.4, а вторым - через датчик 5 токак выходной клемме 6, измерительнаусилительный узел 7, входом соединенный с выходной клеммой 6, а выходом -с управляющим входом регулирующегоэлемента 1, токозадающий резистор 8одним концом подключенный к входнойклемме 4, а другим - к управляющемувходу регулирующего элемента 1, первый делитель 9 напряжения одним концом соединенный с базой проходноготранзистора 2, а другим - с выводомдля подключения источника напряжениясмещения (-1), узел 10 защиты, состоящий из двух транзисторов разноготипа проводимости, причем эмиттерп-р-п транзистора 11 подключен к выходной клемме 6, а база - к среднейточке делителя 9 напряжения и к коллектору транзистора 12 р-и-р типа,база транзистора 12 соединена с коллектором и-р-п транзистора 11, аэмиттер - С управляющим входом регулирующего элемента. Транзистор 13(первый ключ) эмиттером соединен- свыходной клеммой 6, коллектором -со средней точкой делителя 9 напряжения и базой через такозадающий резистор 14 - с выходом компаратора 15,один иэ входов которого соединен сасредней точкой третьего делителя 16напряжения, включенного параллельновыходным клеммам, другой - со средней точкой второго делителя 17 напряжения, один вывод которого соединен со входной клеммой 4, а другой -с общим выводом 18,Управляющий вход компаратора 15через второй ключ 19 подсоединен кбазе транзистора 12 (дополнительныйвывод узла защиты 10). Между выходной клеммой 6 и общим выводам 18включена нагрузка 20, Управление работой компаратора 15 осуществляетсяс помощью ключа 9, вход которого соединен с точкой соединения коллектора транзистора 11 и базы транзистора 12,Кампаратор может быть выгачнен по известной схеме дифференциального усилителя. Управление его работой может осуществляться путем подачи запирающего напряжения на один из входов дифференциального усилителя. Б качестве компаратора может быть использована серийно выпускаемая микросхема 142 ЕП 1 (схема управления ключевым стабилиэатором напряжения).Иэмерительно-усилительный узел 7 фактически представляет собой усилитель постоянного тока.Устройство работает следующим образом.При нормальном режиме работы стабилизатора напряжение, прикладываемое к переходу эмиттер-база транзистора 11, устанавливается с помощью делителя 9 и источника напряжения (-Е ) такой величины, чтобы транзистор 11 был закрыт. При этом транзистор 12 также закрыт, на выходе ключа 19 такой сигнал, при котором работа кампаратара 15 запрещена, и напряжением с выхода компаратора заперт транзистор 13 (первый ключ), связанный с выходом компаратора 15 через резистор 14. В результате такой работы узел 1 О защиты подключен к датчику 5 тока нагрузки, а на управляющий вход регулирующего элемента 1 через токозадающий резистор 8 с выхода измерительно-усилительного узла.7 подается такое напряжение, при котором напряжение на нагрузке 20 поддерживается зацанной величины. При перегрузке, независимо от установленной величины выходного напряжения, отпирающее напряжение,прикладываемое к транзистору 11 узла 10 защиты возрастает, При достижении током нагрузки величины, при котором падение напряжения на датчике 5 тока нагрузки приоткроет транзистор 11, начнет открываться транзистор 12, Процесс открывания обоих транзисторов развивается лавинообразно и приводит к смещению обоих переходов укаэанных транзисторов в одном направ" лении, т.е. транзисторы 11 и 12 находятся в глубоком насыщении, В результате падение напряжения на узле 10 защиты очень мала и достаточно для эапирания регулирующего элемента 1. Ключ 19, связанный с узлом 10 защи 1325443ты, выдает разрешающий сигнал компаратору 15, на инвертирующий вход которого подается опорное напряжениес делителя 17 напряжения, а на неинвертирующий вход - выходное напря 5жение с делителя 16 напряжения,После срабатывания узла защитыток в нагрузку протекает через резистор 8, узел защиты и далее черезклемму 6 - в нагрузку 20. Этот ток 1 Осоздает на нагрузке 20 падение напряжения, значение которого зависитот сопротивления нагрузки КН, Образуются два делителя: один (делитель17) подключен к инвертирующему входу компаратора 15, второй образовантокоограничивающим резистором 8,сопротивлением К н нагрузки 20, параллельно которому подключен делитель16 напряжения. Со средней точки делителя 16 напряжение подается на неинвертирующий вход компаратора 15,При сопротивлении нагрузки 20, равном или меньшем того значения К,при котором на датчике 5 тока падение напряжения от протекающего токанагрузки КН достаточно для срабатывания узла 10 защиты, на выходе компаратора 15 поддерживается такой сигнал, при котором транзистор 13 заперт, а узел 10 защиты сохраняет своевключенное состояние. При этом регулирующий элемент 1 закрыт, компаратор 15 включен и сигналом с его выхода закрыт транзистор 13. Аналогично стабилизатор будет работать при35коротком замыкании на выходе и такоеего состояние будет длиться до техпор, рока сопротивление нагрузки 20не станет несколько большим, чем К,;Делители 16 и 17 выбраны такимобразом, что при сопротивлении нагрузки несколько больше Кщна выходе компаратора 15 появляется напряжение, . которое открывает транзистор4513, при этом закрываются транзисторы11 и 12 узла 1 О защиты.Ключ 19, связанный с узлом 10 защиты, выдает такой сигнал, при кото 1ром работа компаратора 15 запрещена,транзистор 13 запирается, а узел 10защиты подключен к датчику 5 токанагрузки. Регулирующий элемент 1 включаетсяи на его управляющий входподается такое напряжение при котоЭ,55ром напряжение на нагрузке 20 поддер-живается заданной величины. Такоесостояние будет до тех пор, пока сопротивление нагрузки К не уменьшитН 3ся ниже Р, Тогда срабатывает узел О защиты, и регулирующий элемент 1 закрывается. Далее процесс повторяется.Таким образом, предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки обладает более высокой надежностью, так как работа компаратора 15 согласована с работой схемы 10 защиты и порог срабатывания защиты не зависит от выходного напряжения компаратора 15, которое может изменяться во время переходного процесса и в момент включения. Порог срабатывания защиты определен только величиной сопротивления датчика 5 тока, параметрами первого делителя 9 напряжения и напряжением смещения. Компаратор 15, оценивающий состояния нагрузки 20 и выдающий сигнал об отключении защитных транзисторов, в случае восстановления нагрузки до величины, несколько большей К, начинает работать одновременно с включением узла 10 защиты.Таким образом, обеспечивается готовность работы защиты как в момент включения, так и в процессе установившейся работы стабилизатора, Это позволяет защищать регулирующий элемент от перегрузок, вызванных пробоем нагрузки в момент включения стабилизатора напряжения.Кроме того, работоспособность предлагаемого устройства не зависит от уровня выходного напряжения, а в отличие от известного устройства обеспечивает регулировку выходного напряжения без изменения порога срабатывания защиты. Порог срабатывания защиты определяется только падением напряжения на датчике 5 тока, делителем 9 и напряжением источника смещения -Есмформула изобретенияСтабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки, содержащий регулирующий элемент, подключенный одним силовым выводом к входной клемме, а вторым силовым выводом через датчик тока - к выходной клемме, измерительно-усилительный узел, входом подключенный к выходной клемме, а выходом - к управляющему входу регулирующего элемента, токозадающий резистор, одним выводом подключенный к входной клемме, а другим - к управ1325443 15 Составитель С.ГорбачеваРедактор Н.Егорова Техред А.Кравчук Корректор Е.Рошко Заказ 3108/43 Тираж 863 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производс.твенно-полиграфическое предприятиег. Ужгород, ул, Проектная, 4 ляющему входу регулирующего элемента, делитель напряжения, одним изкрайних выводов соединен со вторымсиловым выводом регулирующего элемента, узел защиты, выводы которогоподключены к выходной клемме, к управляющему входу регулирующего элемента и к средней точке первого делителя напряжения, и компаратор напряжения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности защиты регулирующего элементав него введены второй и третий делители напряжения первый и второйключи, вывод для подключения источника напряжения смещения, причем одиниз выходов первого ключа подключенк выходной клемме, второй выход подключен к средней точке первого делителя напряжения, а управляющий входчерез дополнительный токозадающий ре"зистор - к выходу компаратора, входы которого подключены к средним точкам второго н третьего реэистивныхделителей напряжения, а управляющийвход через второй ключ - к введенномудополнительному выводу узла защиты,при этом первые крайние выводы второго и третьего реэистивных делителейнапряжения объединены и поцключенык общей шине, вторые крайние выводывторого и третьего делителей напряжения подключены соответственно квходной и выходной клеммам, при этомвторой крайний вывод первого делителя напряжения подключен к выводу дляподключения источника напряжения сме"щения.